車両用のドア構造
【課題】衝突に対する補強部材を設けながらも、軽量で製造が容易な車両用のドア構造を提供する。
【解決手段】外板１１とインナーパネル１２との間に補強部材２０を備える車両用のドア構造であって、外板１１及びインナーパネル１２は合成樹脂製である。補強部材２０は、強化繊維を含有する繊維強化プラスチックであり、外板１１の成形時に、該外板１１の裏面側へインサート成形により配される。補強部材２０は、強化繊維が補強部材２０の長手方向に向けて一方向に配向されたＵＤ材とすることが好ましい。
【解決手段】外板１１とインナーパネル１２との間に補強部材２０を備える車両用のドア構造であって、外板１１及びインナーパネル１２は合成樹脂製である。補強部材２０は、強化繊維を含有する繊維強化プラスチックであり、外板１１の成形時に、該外板１１の裏面側へインサート成形により配される。補強部材２０は、強化繊維が補強部材２０の長手方向に向けて一方向に配向されたＵＤ材とすることが好ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外板とインナーパネルとの間に補強部材を備える車両用のドア構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図４に示すように、自動車のドア１００の内部には、当該ドア１００の強度を高めて側突時に車内空間をできるだけ保護するため、外板１０１とインナーパネル１０２との間の空間に、一般的にサイドビームと称される棒状や板状の金属製の補強部材１１０が配されている。このような技術として、例えば下記特許文献１や特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６７６３２号公報
【特許文献２】特開平６−１８３２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車においては燃費の向上や排気ガス低減等のために、従来から軽量化が求められている。これに対し、特許文献１や特許文献２では、サイドビームを設けることで側突時の衝撃に対する強度は向上するが、その分ドアの重量延いては車両の重量が増大してしまう。また、サイドビームを設置する手間も要する。しかも、ドアのインナーパネルは樹脂製であることが多いが、外板は金属製なので、サイドビームを廃したとしてもドアの絶対的な重量を軽減することはできない。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、衝突に対する補強部材を設けながらも、軽量で製造が容易な車両用のドア構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのための手段として、本発明は外板とインナーパネルとの間に補強部材を備える車両用のドア構造であって、前記外板及びインナーパネルは合成樹脂製であり、前記補強部材は、強化繊維を含有する繊維強化プラスチックである。そのうえで、前記補強部材は、前記外板の成形時に、該外板の裏面側へインサート成形により配されていることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、インナーパネルと同様に外板も合成樹脂製としているので、ドア全体の絶対的な重量を軽減することができる。しかし、合成樹脂製の外板とすると、従来の金属製の外板と比べて剛性が低下してしまう。そこで、外板とインナーパネルとの間に補強部材を設けることで、衝突に対する強度を補うことができる。当該補強部材も、剛性が高められた繊維強化ブラスチック（ＦＲＰ）なので、ドア重量が大幅に増大することを避けながら、確実にドアの強度を高めることができる。しかも、補強部材は外板の成形時にインサート成形されているので、わざわざ補強部材を設置する手間がなく容易に製造することができる。
【０００８】
前記補強部材は、前記ドアの左右両端部に亘って配された長尺部材としたうえで、前記補強部材中の各強化繊維は、該補強部材の長手方向に向けて一方向に配向されていることが好ましい。このような補強部材は、ＦＲＰの中でも、特にユニダイレクショナル材（ＵＤ材）と称される。長尺状の補強部材をドアの左右両端部に亘って配していれば、大幅な重量増大を避けながら、的確に衝突に対する強度を向上することができる。そのうえで、各強化繊維を長手方向（ドア基準では左右方向）に一方向配向していれば、各補強繊維が衝突時の衝撃方向に対して直交する向きに配向されているので、衝突に対する剛性をより確実に高めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のドア構造によれば、衝突に対する補強部材を設けて強度を担保しながらも、軽量で製造が容易な車両用のドアとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ドアの正面図である。
【図２】ドアの概略断面図である。
【図３】変形例に係る外板の要部拡大断面図である。
【図４】従来のドアの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のドア構造は、典型的には自動車に適用することができるが、他にも農業用車両や工業用車両などの特殊車両に適用することもできる。ドアとしては、車両の側面に配される一般的なサイドドアの他、車両の後面に配されるリアドアでもよい。サイドドアとして適用した場合は、車両側突に対して対応する。リアドアとして適用した場合は、車両後突に対して対応する。以下には、自動車のサイドドアに本発明のドア構造を適用した例を挙げて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１２】
図２に示すように、ドア１０は、車両外面側に配される外板１１と、車室側に配されるインナーパネル１２と、当該外板１１とインナーパネル１２との間に配された補強部材２０とを有する。外板１１とインナーパネル１２とは、ボルト留めやクリップ留め等により固定される。
【００１３】
外板１１は合成樹脂製であり、射出成形、圧縮成形、又は射出・圧縮成形等適当な成形法によって所定形状に成形される。合成樹脂としては、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリ（エチレン−２，６−ナフタレート）等のポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、プロピレン−エチレン共重合体、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体，テレフタル酸−エチレングリコール−シクロヘキサンジメタノール共重合体，ポリメチルメタクリレート等の（メタ）アクリル樹脂、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル・エチレン−プロピレン−ジエン・スチレン共重合体（ＡＥＳ）、アクリロニトリル・スチレン・アクリレート共重合体（ＡＳＡ）、及びこれらのブレンド樹脂などを挙げることができる。
【００１４】
外板１１は、純粋な合成樹脂製品であっても構わないが、強化繊維を含有する繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であることが好ましい。外板１１自体の剛性も向上するからである。強化繊維としては、金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維、天然繊維などを使用できる。中でも、軽量化と剛性向上の観点からは、炭素繊維又はガラス繊維が好ましい。環境負荷低減の観点からは、天然繊維が好ましい。天然繊維としては、綿、カポック、ケナフ、ラミー（苧麻）、リネン（亜麻）、アバカ（マニラ麻）、ヘネケン（サイザル麻）、ジュート（黄麻）、ヘンプ（大麻）、ヤシ、パーム、コウゾ、ワラ、バガスなどの繊維が挙げられる。強化繊維は繊維長１０μｍ〜５０ｍｍ程度の短〜中繊維とすることが好ましい。長繊維では成形を円滑に行えないからである。
【００１５】
インナーパネル１２も、合成樹脂製である。インナーパネル１２を構成する合成樹脂としては、外板１１と同じ熱可塑性樹脂を挙げることができるが、従来からある一般的な自動車のインナーパネルと同様であればよい。なお、インナーパネル１２は繊維強化プラスチックとする必要は無い。基本的には外板１１と補強部材２０とによって衝突に対する強度が担保されるので、インナーパネル１２自体に剛性はあまり必要ないからである。但し、インナーパネル１１も繊維強化プラスチックとすれば、ドア全体の衝撃に対する強度をより向上できる。
【００１６】
補強部材２０は外板１１の裏面に配されており、図１に示すように、ドア１０の左右両端部に亘って配される程度の長さ寸法を有する平板長尺状の部材である。補強部材２０は、ドア１０の上下中央部に設けることが好ましい。衝突の衝撃に対してドア１０の強度を効果的に発揮できるからである。
【００１７】
補強部材２０は従来のサイドビームに相当する部材であるが、繊維強化プラスチックからなる。強化繊維としては、外板１１を繊維強化プラスチックとする場合と同様の炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、又は天然繊維を使用できる。但し、短繊維よりも少なくとも繊維長１００ｍｍ程度以上の長繊維を使用することが好ましい。長繊維を使用した方が剛性を高めることができるからである。補強部材２０用の合成樹脂としては、外板１１と同様に熱可塑性樹脂を使用することもできるが、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することが好ましい。補強部材２０は単純な平板状部材なので射出成形する必要が無いことに加え、後述のように外板１１と共にインサート成形されるので、当該インサート成形時に溶融するおそれがあるからである。熱硬化性樹脂を使用した繊維強化プラスチックとする場合は、熱プレス成形により製造できる。熱可塑性樹脂を使用する場合は、外板１１の熱可塑性樹脂よりも融点の高い樹脂を使用する。
【００１８】
そのうえで、る向各補強繊維を補強部材２０の長手方向に向けて一方向に配向したユニダイレクショナル材（ＵＤ材）とすることが好ましい。これにより、各補強繊維が衝突時の衝撃方向に対して直交すきに配向されることになり、衝突に対する強度をより確実に担保することができる。
【００１９】
補強部材２０は、外板１１を成形する際に、インサート成形により外板１１と一体的に配される。具体的には、外板１１用の金型内に、予め補強部材２０を外板１１の裏面側に配しておき、この状態において外板１１用の溶融樹脂を注入し固化させることで、一体的にインサート成形できる。これによれば、外板１１を成形した後にわざわざ補強部材２０を取り付ける等の手間を省くことができる、補強部材２０を固定するためのビスやブラケット等の固定手段が不要で部品点数を削減できる、これによる軽量化も図れる、接着する場合よりも強固に密着接合できるので強度も効率よく向上できる、などのメリットを有する。
【００２０】
なお、補強部材２０は、図２に示すように外板１１の裏面へ突出した状態で配されていても良いし、図３に示すように、外板１１に埋没した状態で配すこともできる。また、上記実施形態では、１本の補強部材２０をドア１０の上下中央部（縦方向中央部）において左右（横方向）両端に亘って水平に配した例を挙げて説明したが、これに限らず、補強部材２０を複数本配してもよく、必ずしも左右（横方向）両端に亘って延在する必要もない。また、水平だけでなく上下又は斜めに配すこともでき、ドア１０の強度解析や破壊試験、生産性、コスト等を考慮して適宜に配すことが出来る。
【符号の説明】
【００２１】
１０ ドア
１１ 外板
１２ インナーパネル
２０ 補強部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外板とインナーパネルとの間に補強部材を備える車両用のドア構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図４に示すように、自動車のドア１００の内部には、当該ドア１００の強度を高めて側突時に車内空間をできるだけ保護するため、外板１０１とインナーパネル１０２との間の空間に、一般的にサイドビームと称される棒状や板状の金属製の補強部材１１０が配されている。このような技術として、例えば下記特許文献１や特許文献２がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２６７６３２号公報
【特許文献２】特開平６−１８３２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、自動車においては燃費の向上や排気ガス低減等のために、従来から軽量化が求められている。これに対し、特許文献１や特許文献２では、サイドビームを設けることで側突時の衝撃に対する強度は向上するが、その分ドアの重量延いては車両の重量が増大してしまう。また、サイドビームを設置する手間も要する。しかも、ドアのインナーパネルは樹脂製であることが多いが、外板は金属製なので、サイドビームを廃したとしてもドアの絶対的な重量を軽減することはできない。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題を解決するものであり、衝突に対する補強部材を設けながらも、軽量で製造が容易な車両用のドア構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのための手段として、本発明は外板とインナーパネルとの間に補強部材を備える車両用のドア構造であって、前記外板及びインナーパネルは合成樹脂製であり、前記補強部材は、強化繊維を含有する繊維強化プラスチックである。そのうえで、前記補強部材は、前記外板の成形時に、該外板の裏面側へインサート成形により配されていることを特徴とする。
【０００７】
これによれば、インナーパネルと同様に外板も合成樹脂製としているので、ドア全体の絶対的な重量を軽減することができる。しかし、合成樹脂製の外板とすると、従来の金属製の外板と比べて剛性が低下してしまう。そこで、外板とインナーパネルとの間に補強部材を設けることで、衝突に対する強度を補うことができる。当該補強部材も、剛性が高められた繊維強化ブラスチック（ＦＲＰ）なので、ドア重量が大幅に増大することを避けながら、確実にドアの強度を高めることができる。しかも、補強部材は外板の成形時にインサート成形されているので、わざわざ補強部材を設置する手間がなく容易に製造することができる。
【０００８】
前記補強部材は、前記ドアの左右両端部に亘って配された長尺部材としたうえで、前記補強部材中の各強化繊維は、該補強部材の長手方向に向けて一方向に配向されていることが好ましい。このような補強部材は、ＦＲＰの中でも、特にユニダイレクショナル材（ＵＤ材）と称される。長尺状の補強部材をドアの左右両端部に亘って配していれば、大幅な重量増大を避けながら、的確に衝突に対する強度を向上することができる。そのうえで、各強化繊維を長手方向（ドア基準では左右方向）に一方向配向していれば、各補強繊維が衝突時の衝撃方向に対して直交する向きに配向されているので、衝突に対する剛性をより確実に高めることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のドア構造によれば、衝突に対する補強部材を設けて強度を担保しながらも、軽量で製造が容易な車両用のドアとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ドアの正面図である。
【図２】ドアの概略断面図である。
【図３】変形例に係る外板の要部拡大断面図である。
【図４】従来のドアの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のドア構造は、典型的には自動車に適用することができるが、他にも農業用車両や工業用車両などの特殊車両に適用することもできる。ドアとしては、車両の側面に配される一般的なサイドドアの他、車両の後面に配されるリアドアでもよい。サイドドアとして適用した場合は、車両側突に対して対応する。リアドアとして適用した場合は、車両後突に対して対応する。以下には、自動車のサイドドアに本発明のドア構造を適用した例を挙げて、本発明の具体的な実施の形態について説明する。
【００１２】
図２に示すように、ドア１０は、車両外面側に配される外板１１と、車室側に配されるインナーパネル１２と、当該外板１１とインナーパネル１２との間に配された補強部材２０とを有する。外板１１とインナーパネル１２とは、ボルト留めやクリップ留め等により固定される。
【００１３】
外板１１は合成樹脂製であり、射出成形、圧縮成形、又は射出・圧縮成形等適当な成形法によって所定形状に成形される。合成樹脂としては、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリカーボネート樹脂（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ），ポリ（エチレン−２，６−ナフタレート）等のポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、プロピレン−エチレン共重合体、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、芳香族ビニル系単量体と低級アルキル基を有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルとの共重合体，テレフタル酸−エチレングリコール−シクロヘキサンジメタノール共重合体，ポリメチルメタクリレート等の（メタ）アクリル樹脂、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリフェニレンエーテル樹脂（ＰＰＥ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル・エチレン−プロピレン−ジエン・スチレン共重合体（ＡＥＳ）、アクリロニトリル・スチレン・アクリレート共重合体（ＡＳＡ）、及びこれらのブレンド樹脂などを挙げることができる。
【００１４】
外板１１は、純粋な合成樹脂製品であっても構わないが、強化繊維を含有する繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）であることが好ましい。外板１１自体の剛性も向上するからである。強化繊維としては、金属繊維、ガラス繊維、炭素繊維、天然繊維などを使用できる。中でも、軽量化と剛性向上の観点からは、炭素繊維又はガラス繊維が好ましい。環境負荷低減の観点からは、天然繊維が好ましい。天然繊維としては、綿、カポック、ケナフ、ラミー（苧麻）、リネン（亜麻）、アバカ（マニラ麻）、ヘネケン（サイザル麻）、ジュート（黄麻）、ヘンプ（大麻）、ヤシ、パーム、コウゾ、ワラ、バガスなどの繊維が挙げられる。強化繊維は繊維長１０μｍ〜５０ｍｍ程度の短〜中繊維とすることが好ましい。長繊維では成形を円滑に行えないからである。
【００１５】
インナーパネル１２も、合成樹脂製である。インナーパネル１２を構成する合成樹脂としては、外板１１と同じ熱可塑性樹脂を挙げることができるが、従来からある一般的な自動車のインナーパネルと同様であればよい。なお、インナーパネル１２は繊維強化プラスチックとする必要は無い。基本的には外板１１と補強部材２０とによって衝突に対する強度が担保されるので、インナーパネル１２自体に剛性はあまり必要ないからである。但し、インナーパネル１１も繊維強化プラスチックとすれば、ドア全体の衝撃に対する強度をより向上できる。
【００１６】
補強部材２０は外板１１の裏面に配されており、図１に示すように、ドア１０の左右両端部に亘って配される程度の長さ寸法を有する平板長尺状の部材である。補強部材２０は、ドア１０の上下中央部に設けることが好ましい。衝突の衝撃に対してドア１０の強度を効果的に発揮できるからである。
【００１７】
補強部材２０は従来のサイドビームに相当する部材であるが、繊維強化プラスチックからなる。強化繊維としては、外板１１を繊維強化プラスチックとする場合と同様の炭素繊維、ガラス繊維、金属繊維、又は天然繊維を使用できる。但し、短繊維よりも少なくとも繊維長１００ｍｍ程度以上の長繊維を使用することが好ましい。長繊維を使用した方が剛性を高めることができるからである。補強部材２０用の合成樹脂としては、外板１１と同様に熱可塑性樹脂を使用することもできるが、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することが好ましい。補強部材２０は単純な平板状部材なので射出成形する必要が無いことに加え、後述のように外板１１と共にインサート成形されるので、当該インサート成形時に溶融するおそれがあるからである。熱硬化性樹脂を使用した繊維強化プラスチックとする場合は、熱プレス成形により製造できる。熱可塑性樹脂を使用する場合は、外板１１の熱可塑性樹脂よりも融点の高い樹脂を使用する。
【００１８】
そのうえで、る向各補強繊維を補強部材２０の長手方向に向けて一方向に配向したユニダイレクショナル材（ＵＤ材）とすることが好ましい。これにより、各補強繊維が衝突時の衝撃方向に対して直交すきに配向されることになり、衝突に対する強度をより確実に担保することができる。
【００１９】
補強部材２０は、外板１１を成形する際に、インサート成形により外板１１と一体的に配される。具体的には、外板１１用の金型内に、予め補強部材２０を外板１１の裏面側に配しておき、この状態において外板１１用の溶融樹脂を注入し固化させることで、一体的にインサート成形できる。これによれば、外板１１を成形した後にわざわざ補強部材２０を取り付ける等の手間を省くことができる、補強部材２０を固定するためのビスやブラケット等の固定手段が不要で部品点数を削減できる、これによる軽量化も図れる、接着する場合よりも強固に密着接合できるので強度も効率よく向上できる、などのメリットを有する。
【００２０】
なお、補強部材２０は、図２に示すように外板１１の裏面へ突出した状態で配されていても良いし、図３に示すように、外板１１に埋没した状態で配すこともできる。また、上記実施形態では、１本の補強部材２０をドア１０の上下中央部（縦方向中央部）において左右（横方向）両端に亘って水平に配した例を挙げて説明したが、これに限らず、補強部材２０を複数本配してもよく、必ずしも左右（横方向）両端に亘って延在する必要もない。また、水平だけでなく上下又は斜めに配すこともでき、ドア１０の強度解析や破壊試験、生産性、コスト等を考慮して適宜に配すことが出来る。
【符号の説明】
【００２１】
１０ ドア
１１ 外板
１２ インナーパネル
２０ 補強部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外板とインナーパネルとの間に補強部材を備える車両用のドア構造であって、
前記外板及びインナーパネルは合成樹脂製であり、
前記補強部材は、強化繊維を含有する繊維強化プラスチックであり、
前記補強部材は、前記外板の成形時に、該外板の裏面側へインサート成形により配されていることを特徴とする、車両用のドア構造。
【請求項２】
前記補強部材は、前記ドアの左右両端部に亘って配された長尺部材であって、
前記補強部材中の各強化繊維は、該補強部材の長手方向に向けて一方向に配向されている、請求項１に記載の車両用のドア構造。
【請求項１】
外板とインナーパネルとの間に補強部材を備える車両用のドア構造であって、
前記外板及びインナーパネルは合成樹脂製であり、
前記補強部材は、強化繊維を含有する繊維強化プラスチックであり、
前記補強部材は、前記外板の成形時に、該外板の裏面側へインサート成形により配されていることを特徴とする、車両用のドア構造。
【請求項２】
前記補強部材は、前記ドアの左右両端部に亘って配された長尺部材であって、
前記補強部材中の各強化繊維は、該補強部材の長手方向に向けて一方向に配向されている、請求項１に記載の車両用のドア構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２１４１９９（Ｐ２０１２−２１４１９９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５０７４４（Ｐ２０１１−１５０７４４）
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（３０８０３１１０８）内浜化成株式会社 (18)
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【出願人】（３０８０３１１０８）内浜化成株式会社 (18)
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